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基于μ综合理论与遗传算法的并网逆变器鲁棒控制方法

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4891-4903,I0024页

作者：张雨方天治刘昊金启源章益凡南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

在并网逆变器的实际运行中,电网阻抗和时间延迟系数的不确定性会影响到系统的稳定运行。为提高该含参数不确定性的系统的鲁棒性,提出采用μ综合理论来对系统进行鲁棒控制,通过对参数不确定性及其他性能约束的加权函数进行设计,从而使系... 详细信息

在并网逆变器的实际运行中,电网阻抗和时间延迟系数的不确定性会影响到系统的稳定运行。为提高该含参数不确定性的系统的鲁棒性,提出采用μ综合理论来对系统进行鲁棒控制,通过对参数不确定性及其他性能约束的加权函数进行设计,从而使系统能够满足鲁棒稳定性与鲁棒性能要求。针对μ综合法设计的控制器阶数过高,难以工程实现的问题,可将其与遗传算法结合来对定结构控制器进行优化。首先采用μ综合理论搭建系统的摄动模型,然后用遗传算法对系统控制器的参数进行设计,使摄动系统能够实现结构化奇异值最小化的目标,从而达到对参数变化具有更强的鲁棒适应性的要求。实验结果表明,用该方法设计的控制器比用传统方法设计的控制器具有更好的鲁棒性。

关键词：并网逆变器 μ综合理论遗传算法鲁棒控制

弱电网下基于导纳合成相量法的单相并网逆变器鲁棒性提升技术研究

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3213-3223,I0023页

作者：张惠丽方天治刘昊吴皓张雨南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

为保证并网逆变器的并网电流与电网电压同步,通常采用锁相环获取电网电压相位信息。同时,为提高并网电流质量,常考虑在回路中加入电网电压前馈。然而,当逆变器工作在弱电网下时,它们均有可能对系统的稳定性带来负面影响。该文以单相LCL... 详细信息

为保证并网逆变器的并网电流与电网电压同步,通常采用锁相环获取电网电压相位信息。同时,为提高并网电流质量,常考虑在回路中加入电网电压前馈。然而,当逆变器工作在弱电网下时,它们均有可能对系统的稳定性带来负面影响。该文以单相LCL型并网逆变器为例,旨在研究弱电网下锁相环和电网电压前馈造成系统不稳定的原因并进行优化。针对2 个不稳定因素存在的情况,该文提出一种导纳合成相量法来分析多个导纳共同作用时的影响机理。考虑到带通滤波器可以衰减不稳定因素的影响,文中加入带通环节对系统的鲁棒性进行优化。结合上述导纳合成相量法的分析结果,确定带通环节的设计目标,并进一步给出带通环节参数的具体设计过程。结果表明,并网逆变器加入优化设计的带通环节后,即使在电网阻抗变化范围较大的情况下,系统仍能稳定工作。

关键词：并网逆变器锁相环电网电压前馈弱电网

双绕组感应发电机交直流集成发电系统的自抗扰控制策略

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2833-2842,I0026页

作者：卜飞飞赵云刘皓喆史建宇刘哲恺黄文新秦海鸿南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

针对双绕组感应发电机交直流集成发电系统,为实现简单易调、性能优越、负载适应力强的发电控制,该文提出一种基于线性自抗扰控制器的交直流电压控制策略,通过交流电压和直流电压与控制绕组和功率绕组的传递函数模型,构建交直流电压的线... 详细信息

针对双绕组感应发电机交直流集成发电系统,为实现简单易调、性能优越、负载适应力强的发电控制,该文提出一种基于线性自抗扰控制器的交直流电压控制策略,通过交流电压和直流电压与控制绕组和功率绕组的传递函数模型,构建交直流电压的线性扩张状态观测器,同时对交流电压有效值、直流电压和电压扰动进行观测,并利用电压和扰动观测值设计线性误差反馈控制律,对交直流电压进行控制。最后,通过仿真和实验验证该控制策略提高电压扰动抑制能力和负载适应性,同时各模块参数可独立设计、控制器结构简单,避免需要较多传感器及降低调参难度。

关键词：双绕组感应发电机自抗扰控制交直流集成发电负载适应性航空电源

基于特征匹配的暂态稳定紧急控制策略快速生成

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电力系统自动化 2024年第2期48卷 167-175页

作者：孙仲卿刘福锁李威薛峰国网电力科学研究院有限公司江苏省南京市211106

“在线计算、实时匹配”的紧急控制模式是降低控制策略失配风险的有效途径和技术发展趋势。为进一步提高在线紧急控制策略生成的快速性,提出了一种基于特征匹配的暂态稳定紧急控制策略快速生成方法。借助扩展等面积准则对暂态稳定性以... 详细信息

“在线计算、实时匹配”的紧急控制模式是降低控制策略失配风险的有效途径和技术发展趋势。为进一步提高在线紧急控制策略生成的快速性,提出了一种基于特征匹配的暂态稳定紧急控制策略快速生成方法。借助扩展等面积准则对暂态稳定性以及电网故障下轨迹时变程度的量化分析能力,综合利用电网暂态稳定轨迹特征和稳态潮流关键特征量,建立运行方式特征量匹配指标,在历史方式中匹配最接近方式,实现紧急控制策略的快速生成,通过校核验证后下发装置执行。最后,基于实际电网验证了所提方法的有效性。

关键词：暂态稳定不确定性特征匹配扩展等面积准则时变度紧急控制

基于三级式可扩展多模块并联架构的低压大电流高距径比无线电能传输系统

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1144-1152,I0024页

作者：沈豪杰刘福鑫陈旭玲金科南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

在低压大电流高距径比磁谐振式无线供电场合,由于传输线圈间的耦合系数很小,因此功率器件和谐振元件的电流很大,导致系统损耗大,难以优化设计。为此,文中提出一种三级式可扩展多模块并联无线电能传输系统架构,利用基波分析法对双模块并... 详细信息

在低压大电流高距径比磁谐振式无线供电场合,由于传输线圈间的耦合系数很小,因此功率器件和谐振元件的电流很大,导致系统损耗大,难以优化设计。为此,文中提出一种三级式可扩展多模块并联无线电能传输系统架构,利用基波分析法对双模块并联系统建模并分析其传输特性。为提升系统效率,对比3种输出级结构及其控制策略并遴选出一种最优拓扑。进一步地,提出线圈级具体参数设计方法以减小电压电流应力并实现输入级软开关。最后搭建一台距径比为1(30 cm/30 cm)的1 kW原理样机验证理论分析,对比3种不同输出级拓扑的性能。实验结果表明,系统最高效率可达75.2%。

关键词：磁谐振式无线电能传输多模块并联高距径比低压大电流

考虑储能充放电均衡度的风储联合调频控制策略

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电网技术 2024年第5期48卷 1938-1946,I0034-I0037页

作者：张小莲覃世球陈冲张仰飞郝思鹏武启川南京工程学院电力工程学院江苏省南京市211167

针对储能分组调频的充放电不均衡问题,提出一种考虑储能均衡度的风储联合一次调频控制策略。基于充放电任务分组执行的储能调频原理,建立了最佳放电深度下的储能分组调频充放电数学模型。为改善储能充放电不均衡问题,以储能均衡度构建2... 详细信息

针对储能分组调频的充放电不均衡问题,提出一种考虑储能均衡度的风储联合一次调频控制策略。基于充放电任务分组执行的储能调频原理,建立了最佳放电深度下的储能分组调频充放电数学模型。为改善储能充放电不均衡问题,以储能均衡度构建2组储能的充放电综合下垂控制系数,并设计风储协同控制策略,在储能均衡度偏差较大时通过风机转子动能调频弥补储能功率不足,提升一次调频效果。最后以频率差偏移量及储能均衡度偏移量等作为评价指标进行仿真分析,结果表明所提风储联合调频控制策略有效改善了储能均衡度,降低了其对储能使用寿命的损害程度,同时提升了调频效果。

关键词：风储联合系统储能分组调频一次调频均衡度储能寿命

电能型-功率型混合储能日前-日内协同滚动调度策略

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电力系统自动化 2024年第1期48卷 77-87页

作者：吴永飞包宇庆南京师范大学南瑞电气与自动化学院江苏省南京市210046

混合储能可以利用不同类型储能在电量和功率上的不同优势。然而,在滚动优化调度中,电能型储能资源(如电池储能)容易因较短的日内滚动时间窗而限制其削峰填谷的能力;而功率型储能资源(如超级电容)又容易因较长的日前时间窗而影响其平抑... 详细信息

混合储能可以利用不同类型储能在电量和功率上的不同优势。然而,在滚动优化调度中,电能型储能资源(如电池储能)容易因较短的日内滚动时间窗而限制其削峰填谷的能力;而功率型储能资源(如超级电容)又容易因较长的日前时间窗而影响其平抑风电波动的效果。针对以上两种问题,文中提出一种同时考虑电能型和功率型储能资源的日前-日内协同滚动调度策略。首先,针对电能型储能削峰填谷能力受限的问题,将日内滚动周期扩展到一天中的剩余时间,并将调度范围划分为时间分辨率不同的两个部分,从而使该部分储能资源尽可能参与削峰填谷,同时提升模型的求解效率。然后,针对功率型储能平抑波动能力受限的问题,通过对波动量的极值点统计分析,提出有限时间窗电量约束策略,从而避免该部分储能资源因过度参与削峰填谷而导致能量不足。算例表明,提出的调度策略能够发挥不同储能资源的调度潜力,在削峰填谷的同时平抑风电波动,提升风电消纳能力。

关键词：风电消纳储能削峰填谷滚动调度两阶段优化

储能对高比例新能源电力系统的容量价值贡献及机制思考

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电网技术 2024年第6期48卷 2520-2531,I0072-I0076页

作者：王蓓蓓胡维涵牟玉亭亢丽君李继红薛必克东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310007 中国电力科学研究院有限公司江苏省南京市210008

随着双碳目标的提出,建设以新能源为主体的新型电力系统逐步推进,储能可有效解决高比例新能源导致的充裕度与灵活性。但在现行电力市场机制下,相较于传统机组由于储能能量有限的特征,其对系统的贡献往往难以准确评估。为此,针对储能自... 详细信息

随着双碳目标的提出,建设以新能源为主体的新型电力系统逐步推进,储能可有效解决高比例新能源导致的充裕度与灵活性。但在现行电力市场机制下,相较于传统机组由于储能能量有限的特征,其对系统的贡献往往难以准确评估。为此,针对储能自身的特性综述了储能容量可信度的影响因素以及国内外储能容量可信度的计算方法;聚焦储能和新能源的联合体在容量可信度评估方面的特殊性,总结了英美储能及储能与新能源参与容量市场的方式。在此基础上,结合中国电力市场建设的现状,探讨了储能参与市场的普遍性问题与面临的困难,对中国未来推动储能参与市场提出了相关建议。

关键词：储能容量可信度容量市场容量价值

永磁电机系统中冗余结构逆变器的可靠性分析对比研究

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2853-2860,I0028页

作者：李伟丁石川杭俊赵文祥王群京安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

基于马尔可夫模型和可靠性框图模型,对永磁电机系统中并联冗余和备用冗余两种结构的逆变器在零件层面和系统层面进行可靠性分析,得到这两种结构逆变器的可靠性函数和平均无故障时间函数。首先,通过对比来确定判断何种冗余结构具有更高... 详细信息

基于马尔可夫模型和可靠性框图模型,对永磁电机系统中并联冗余和备用冗余两种结构的逆变器在零件层面和系统层面进行可靠性分析,得到这两种结构逆变器的可靠性函数和平均无故障时间函数。首先,通过对比来确定判断何种冗余结构具有更高可靠性的边界条件函数。其次,分析边界条件函数随各参数的变化情况以及对冗余结构可靠性的影响,包括环境温度、电流、热阻抗和容错处理机制的成功率。然后,建立N相冗余逆变器的可靠性函数,并给出高可靠冗余结构中并联支路数和备用支路数量的确定方法。最后,以三相永磁电机逆变器为例,通过仿真和实验验证边界条件函数的准确性。

关键词：永磁电机冗余逆变器可靠性马尔可夫模型